一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法及其裝置的製作方法
2023-06-03 13:48:06 2
專利名稱：一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理方法及其裝置，特別是一種即可以提供含臭氧水以用於它處，又可以於本裝置內完成對水的臭氧氧化、電場等處理、淨化、消毒的裝置。
通常對水進行滅菌、消毒處理的方法有化學類氯法、碘法等，物理類紫外線照射、活性碳，吸附過濾，高溫消毒，膜法等。由於自然界水體所受汙染日趨嚴重，傳統對水的滅菌、消毒方法已暴露出一些弊端。如使用氯消毒處理會導致水中生成THM(滷代烴、致癌物)；紫外線照射也由於紫外線在水體中的穿透能力有限(僅十幾mm)而使消毒處理十分不徹底。在已往的消毒處理方法中或由於成本高，或由於操作複雜、使用不便，或由於處理效果不好，而使使用受到了限制。
臭氧是一種極強的氧化劑，其標準氧化電位為-2.07Ve，僅次於氟和原子氧；臭氧還是一種廣譜滅菌劑，在常溫下，對原核生物、直核生物、原生動物、後生動物都有極強的滅殺作用，由此，對於細菌黴菌、藻類、病毒、瞬間即可完成滅殺消毒作用；且臭氧最終產物為氧氣，因此，臭氧是一種無殘毒的廣譜、強力殺菌消毒劑。
臭氧在滅菌、消毒的同時，還可以有效的降解所遇有毒、有害物，如烷烴、苯、酚、荼、蒽、烷基苯、氯苯、硝基苯、有機胺、木質素、腐植質、硫化物、氯化烷殺蟲劑等，還可破壞劇毒的氰化物和苯並(a)芘、苯並蒽等強致癌物。臭氧還可以去除水中的鐵、錳等金屬離子，對水體的色度、濁度，對特殊氣味口感的去除也十分有效。
目前家用型淨水、消毒處理器，大多採用活性碳吸附，或使用纖維或膜的微濾或超濾，消毒多使用紫外線，三碘樹脂或銀離子。這些裝置都存在消毒處理效果和使用壽命有限的問題。而以往所有用於水處理的臭氧裝置，都是設備十分龐雜的工業規模大型設備，僅限於集中供水的消毒處理。
本發明的目的是提供一種新穎的、微水型化的、長壽命的，以空氣為原料僅消耗電能的製備含臭氧水或直接進行臭氧處理的無害化裝置。
本發明的目的是提供一種微小型的以電暈放電法製取臭氧的臭氧發生器。
本發明的目的是提供一種n(n＝1、2、3……)級文氏管組成的氣、水混溶器；在其末級擴散段後，採用固定螺旋多節點孔板混流並可改變水流矢量方向結構的氣、水混溶裝置、用於含臭氧氣體中的臭氧向水體中的轉移和擴散。
本發明的目的是提供一種新的結構形式臭氧發生器的外殼作為氣、水混溶裝置的一部分，使經該裝置處理的水，進行臭氧處理的同時，還可進行電場處理，即可提高處理效率又可冷卻臭氧發生器。
本發明是通過下述方案實現的一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法，其特徵在於臭氧發生器的高電壓電極5通過高電壓變壓器2接受來自電源電路的輸出能量，其形成的高電壓電場跨越氣體放電室6、絕緣介質管7、與低電壓電板9形成迴路的同時在氣體放電室6形成電暈放電；輸入氣體中的氧分子被電離分解為氧原子後進一步和氧分子合成形成臭氧分子；該臭氧分子通過與所述氣體放電室6連通的氣、水混溶反應系統溶於水中形成氣水混溶溶液後重新流入臭氧發生器外殼8與前述迴路限定的電場中冷卻臭氧發生器並使所述氣、水混合溶液處於電場迴路中得到電場處理後再流出臭氧發生器。由電子元件構成的高電壓電源電路的頻率103—104HZ、電壓103—104V。低電壓電極9為鍍膜、塗膜導電層；導電網狀物、液體或固體。臭氧發生器的絕緣介質層7為普通玻璃，高硼硬質玻璃、95料玻璃，石英玻璃。搪瓷或陶瓷材料。臭氧發生器的與高壓電極5連通的上氣室25通過通氣管路18連通空氣預處理器17；通過隔離高壓電極5與接地低電壓電極9的絕緣介質層7與高壓電極間形成氣體電暈放電器6所連通的下氣室26、通臭氧管路14連通由n級n＝1、2、3……文氏管組成的氣、水混溶室12；所述氣、水混溶室的末級擴散段固接內壁設置固定螺旋的混流管131和/或內壁設置多節點孔板的混流管132；通水口10通過氣、水混溶室12、混流管131、132連通固接於外殼8一端的臭氧水出水口16。臭氧發生器由導電金屬管構成的高電壓電極5，設置於外側的絕緣介質管7，設置於絕緣介質管7與高電壓電極5之間留有間隙所形成的氣體電暈放電室6，以及在絕緣介質管外緣，由水、外殼8浸於水中的接地低電壓電極9組成。空氣預處理器17為採用冷凍、乾燥吸附劑、化學法乾燥器的空氣乾燥器或採用膜分離富氧、吸附分離富氧的空氣富氧處理器。臭氧發生器外殼8與絕緣介質管7的間隙為旋流式氣、水反應和電場處理室15。在進水口10與氣、水混溶室12之間連接一個可調節輸入水流量與輸入速率的電磁閥11。
本製備含臭氧水或臭氧水處理裝置是由高電壓電路、臭氧發生器、空氣預處理裝置、氣、水混溶反應裝置組成，且包容於同一裝置機殼內，形成一體化結構，具有結構緊湊、體積小、重量輕、安裝簡捷、使用方便的特點。
本裝置還可另附臭氧尾氣消除還原處理裝置及其它一些附屬配部件。
本發明可廣泛用於旅遊業、餐飲業、服務業、醫院、家庭、車船及公共衛生設施的衛生消毒及水處理消毒，還可用於礦泉水消毒處理，養殖業、種植業中病害防治和保鮮處理，以及散雜居民點、自備自來水源的消毒處理，賑災臨時供水的消毒處理，半導體蕊片清洗，倉貯水、高層建築水箱、水塔的消毒處理，某些疾病的治療，醫療器械的消毒等。
在本發明的結構設計中，對氣、水混溶反應裝置採用n(n＝1、2、3……)級文氏管組成的混溶器，且在其末級擴散段採用固定螺旋和多節點孔板混流管並與臭氧發生器相連，增設了電場對水的處理功能，延長了氣、水混溶流程，同時氣、水混溶溶液冷卻了臭氧發生器。上述措施，促使本實用新型的處理效率高，耗電為40瓦左右。從使用壽命看，本發明工作時間為數萬小時，而常規的紫外線消毒器僅工作2000—5000小時。
在本發明的氣、水混溶接觸反應裝置中，有效的利用了臭氧發生器外殼，這樣氣、水混溶溶液形成旋流提高了反應效果，並受到電場的處理，同時冷卻了臭氧發生器。另外處理後的空氣進入臭氧發生器後經高電壓電極管內壁進入氣體電暈放電室，也可以冷卻臭氧發生器，臭氧發生器在氣、液雙重冷卻作用下，散熱問題得到了極好的解決，可以大大提高臭氧發生器的性能和臭氧產量。
本發明有別於現有的家用型水處理器，是利用臭氧製備含臭氧水及進行水處理的，臭氧是一種強氧化劑，且又是一種廣譜殺菌並對多種有毒有害物質有降解、消除作用，且本身不留殘毒。
本發明採用電子高壓電路驅動，其頻率、脈寬、電壓、電流均可調控，從而可以根據不同的工作對象調節，滿足不同要求。
圖1本發明結構示意2臭氧發生器與高壓電場剖面示意3氣、水混溶反應裝置剖面示意圖現結合附圖進一步敘述本發明的結構參見圖1—3本發明將臭氧發生裝置，氣、水混溶接觸反應裝置放置於同一容器機殼中，形成一體化裝置。且臭氧發生器與氣、水混溶接觸反應裝置連通，使含臭氧氣、水混溶接觸反應裝置連通，使含臭氧氣、水混溶溶液流經臭氧發生器時，進一步得到電場的處理，同時該氣、水混溶溶液冷卻臭氧發生器。
在臭氧發生裝置中包含臭氧發生器，由電子元件構成區別於工頻的高電壓電源電路；空氣乾燥或富氧處理器17。
高電壓電源電路板2由電子元器件組成，信號源由3524或494專用開關電源集成控制器提供，逆變功率輸出使用大功率電晶體，或MOS管等。經變壓器3升高電壓後饋送至臭氧發生器高電壓電極5，電路的頻率，脈寬等參數可調控，以適應臭氧發生器的不同要求。電源插頭1接市電220V，高壓輸出引線4，接線端子24接入高壓電極5。
臭氧發生器採用電暈放電法製取臭氧。發生器由導電金屬管構成高電壓電極5；高電壓電極外側為絕緣介質管7，其與高電壓電極間留有間隙，形成氣體電暈放電室6，絕緣介質管外接地、水和臭氧發生器外殼構成的，低電壓極9，或另設一接地低電壓電極置於絕緣介質管外浸於水中。構成高電壓電極的金屬管以不鏽鋼為首選，或使用鋁管。接地低電壓電極9採用鍍膜、塗膜導電層，導電網狀物、液體或固體。
臭氧發生器的絕緣介質層7採用無機材料製作，如採用普通玻璃、高硼硬質玻璃，95料玻璃、石英玻璃、或搪瓷、陶瓷材料製作。
臭氧發生器內的氣體通道由高電壓電極管5內壁，和氣體電暈放電室6組成，在氣體的進、出口181、141設置上、下氣室25、26。在上氣室25的一端設置接口181，通過通氣管路18連通空氣預處理器17。
空氣預處理器17為空氣乾燥處理或空氣富氧處理或兩者的組合。空氣乾燥處理採用冷凍、乾燥劑吸附，或化學法乾燥。在吸附乾燥劑中採用矽膠、鋁膠、分子篩。在空氣富氧處理中，採用膜分離富氧或吸附分離富氧。
在下氣室26的一端設置臭氧氣體輸出接口141。通過通臭氧管路14連通氣、水混溶室的接口142並將臭氧發生器產出的臭氧輸入氣、水混溶室12。
氣體中的氧分子被電離分解為氧原子後進一步和氧分子合成形成臭氧分子，其反應式 氣、水混溶接觸反應裝置包括由電磁閥11控制進水流量和速率的進水口10；與進水口10連通的由n(n＝1、2、3……)級文氏管組成的氣、水混溶室12；在氣、水混溶室末級擴散段後採用內壁附有固定螺旋的混流管131、或內壁附有多節點孔板的混流管132，或兩者同時使用，不斷改變水流矢量方向；混流管與在臭氧發生器，下部外殼8中設置的接口133連通。使經過氣、水混溶的溶液進入由高電壓電源電路、接地低電壓電極9、外殼8與絕緣介質層7組成的間隙即旋流式氣、水反應和電場處理室15中，這時通過氣、水混溶溶液進一步得到電場處理，提高處理效率。完成在製備臭氧的同時，不斷完成臭氧向水中轉移與擴散的過程。
根據需要，本發明還設置了臭氧尾氣消除還原裝置19、參見圖1從尾氣進氣口20進入的尾氣，通過電機和風扇21，通過電熱元件或消除臭氧尾氣的吸附劑、催化劑22，將臭氧經過處理轉化為氧氣從出氣口23排出。
本發明的臭氣產生、擴散轉移並氣、水反應過程是這樣進行的製備臭氧所需空氣經空氣預處理器17處理後，通過通氣管路18，從接口181進入上氣室25，通過高電壓電極管5的頂端流過高電壓電極管內，從底端流出進入氣體電暈放電室6，形成臭氧後的氣體上升至電暈放電室6的上端進入下氣室26，匯集後，經接口141流經通臭氧管路14，從接口142處進入氣、水混溶室12；通過電磁閥11控制的與來自進水口10的水在n(n＝1、2、3……)文氏管組成的混溶器12裡混溶，在固定螺旋式混流管131或多節點孔板混溶管132或其兩者的組合進一步接觸反應後，從接口133處進入臭氧發生器外殼為旋流式氣水反應和電場處理室15，進一步反應處理後通過出水口16流出。本裝置所需電能由電源插頭1從市電電網中獲取，通過電源電路板2調製到需要的電壓、電流、頻率、脈寬後，由高電壓電流輸出引線4饋入臭氧發生器。
實施例氣、水混溶接觸反應裝置中的n(n＝1、2、3……)文氏管在末級擴散段採用固定螺旋式混流管131或多節點孔板混流管132或兩者同時使用，與垂直於臭氧發生器外殼豎軸線，並在該垂面轉動小於±45°角的方向與臭氧發生器，氣、水混溶溶液反應，並與電場處理室15連接，使進入該反應室的氣、水混溶溶液形成旋流。
由電子元件構成的高電壓電源電路的頻率103—104HZ、電壓103—104V。
權利要求
1.一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法，其特徵在於臭氧發生器的高電壓電極(5)通過高電壓變壓器(2)接受來自電源電路的輸出能量，其形成的高電壓電場跨越氣體放電室(6)、絕緣介質管(7)、與低電壓電板(9)形成迴路的同時在氣體放電室(6)形成電暈放電；輸入氣體中的氧分子被電離分解為氧原子後進一步和氧分子合成形成臭氧分子；該臭氧分子通過與所述氣體放電室(6)連通的氣、水混溶反應系統溶於水中形成氣水混溶溶液後重新流入臭氧發生器外殼(8)與前述迴路限定的電場中冷卻臭氧發生器並使所述氣、水混合溶液處於電場迴路中得到電場處理後再流出臭氧發生器。
2.按權利要求1所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法，其特徵在於由電子元件構成的高電壓電源電路的頻率103—104HZ、電壓103—104V。
3.按權利要求1所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法，其特徵在於低電壓電極(9)為鍍膜、塗膜導電層；導電網狀物、液體或固體。
4.按權利要求1所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法，其特徵在於臭氧發生器的絕緣介質層(7)為普通玻璃，高硼硬質玻璃、95料玻璃，石英玻璃。搪瓷或陶瓷材料。
5.一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的裝置，包括臭氧發生器、空氣預處理器(17)、電源電路板(2)和含臭氧氣體與水混溶反應裝置，其特徵是臭氧發生器的與高壓電極(5)連通的上氣室(25)通過通氣管路(18)連通空氣預處理器(17)；通過隔離高壓電極(5)與接地低電壓電極(9)的絕緣介質層(7)與高壓電極間形成氣體電暈放電器(6)所連通的下氣室(26)、通臭氧管路(14)連通由n級(n＝1、2、3……)文氏管組成的氣、水混溶室(12)；所述氣、水混溶室的末級擴散段固接內壁設置固定螺旋的混流管(131)和/或內壁設置多節點孔板的混流管(132)；通水口(10)通過氣、水混溶室(12)、混流管(131)、(132)連通固接於外殼(8)一端的臭氧水出水口(16)。
6.按權利要求5所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的裝置，其特徵在於臭氧發生器由導電金屬管構成的高電壓電極(5)，設置於外側的絕緣介質管(7)，設置於絕緣介質管(7)與高電壓電極(5)之間留有間隙所形成的氣體電暈放電室(6)，以及在絕緣介質管外緣，由水、外殼(8)浸於水中的接地低電壓電極(9)組成。
7.按權利要求5所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的裝置，其特徵在於空氣預處理器(17)為採用冷凍、乾燥吸附劑、化學法乾燥器的空氣乾燥器或採用膜分離富氧、吸附分離富氧的空氣富氧處理器。
8.按權利要求5所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的裝置，其特徵在於臭氧發生器外殼(8)與絕緣介質管(7)的間隙為旋流式氣、水反應和電場處理室(15)。
9.按權利要求5所述的可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的裝置，其特徵在於在進水口(10)與氣、水混溶室(12)之間連接一個可調節輸入水流量與輸入速率的電磁閥(11)。
全文摘要
一種可製備含臭氧水並進行臭氧水處理的方法及其裝置，臭氧發生器將製備的臭氧通過輸送臭氧管路進入由n級(n＝1、2、3……)文氏管組成的氣、水混溶室，通過固定螺旋混流管和/或多節點孔板混流管接觸反應，進入旋流式電場處理室，使氣、水混溶液冷卻臭氧發生器，而氣、水混溶溶液本身亦在電場處理中提高了處理效率。消毒效果好，壽命提高數十倍，無汙染、無殘毒，廣泛應用於旅遊業、餐飲業、服務業、醫院、家庭、公共場所的消毒及水處理。
文檔編號C02F1/78GK1134913SQ9511641
公開日1996年11月6日 申請日期1995年9月22日 優先權日1995年9月22日
發明者劉力群 申請人:劉力群